Le fond diffus cosmologique — Astronomie, 14–17 ans
L’Univers est rempli d’une très faible lueur laissée par son état chaud et ancien. Sa structure donne aux astronomes une image de l’Univers jeune et permet de tester les idées sur l’origine des grandes structures cosmiques.
Une faible lueur ancienne
Le fond diffus cosmologique, ou CMB, est une lumière libérée lorsque le jeune Univers est devenu transparent, environ 380 000 ans après ses débuts. L’expansion de l’espace a étiré cette lumière et l’a refroidie : on la détecte aujourd’hui surtout sous forme de micro-ondes, venant presque de toutes les directions. C’est une image de l’Univers bébé, pas celle d’un objet précis.
Pourquoi chercher une lueur ancienne ?
Les astronomes avaient besoin de preuves sur l’Univers avant l’existence des étoiles et des galaxies, plutôt que de s’appuyer seulement sur des modèles. En 1965, Arno Penzias et Robert Wilson ont trouvé un signal micro-onde inattendu venant de toutes les directions. Il correspondait à la lueur prévue et a rendu mesurable une histoire jusque-là abstraite sur l’Univers primordial.
Lire une carte de température
Imaginons qu’une carte du CMB montre une zone à 2,7251 K et une autre à 2,7249 K. On soustrait d’abord : 2,7251 − 2,7249 = 0,0002 K, soit 0,2 millikelvin. Cette minuscule différence n’est pas un point chaud spectaculaire ; c’est une petite différence de densité initiale. Plus tard, la gravité a fait grandir les régions un peu plus denses en galaxies et en amas.
Ce n’est pas une photo du Big Bang
On imagine souvent le CMB comme un éclair photographié exactement au moment du Big Bang. C’est compréhensible, car on parle souvent de son rayonnement résiduel. En réalité, il vient de beaucoup plus tard, lorsque les atomes se sont formés et que la lumière a pu voyager librement. De plus, il n’a pas de couleur visible pour nos yeux : les instruments détectent des micro-ondes.
Tester les modèles cosmiques
Des missions spatiales comme Planck ont mesuré de minuscules différences de température sur tout le ciel. Les scientifiques comparent ces motifs aux prédictions pour estimer des grandeurs comme l’âge de l’Univers et la quantité de matière ordinaire. Ce n’est pas une photographie directe de tout ce qui s’est passé ; c’est une mesure puissante pour retenir ou écarter des modèles.
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